Rasante Erwärmung Arktis-Klima könnte unwiderruflich gekippt sein

Die Temperaturen in der Arktis steigen dramatisch - schneller, als globale Klimamodelle vorhersagen. Geowissenschaftler machen veränderte Strömungen in der Atmosphäre dafür verantwortlich. Der Eisschwund im Nordmeer kann nicht mehr rückgängig gemacht werden, glauben Forscher.
Von Volker Mrasek

Was ist bloß im hohen Norden los? Das Meereis des Arktischen Ozeans schwindet unerklärlich schnell. Im September 2007 bedeckte es nur noch eine Fläche kaum halb so groß wie Europa: ein Verlust von beinahe 40 Prozent gegenüber dem Mittel der achtziger und neunziger Jahre, wie das Nationale Schnee- und Eisdatenzentrum der USA ausrechnete. Gletscher auf Grönland verblüffen mit erhöhten Abschmelzraten. Seit 1995 und zunehmend schnell seit der Jahrtausendwende erwärmt sich das Nordpolarmeer. Im Sommer 2007 lag die Temperatur im Bereich der Beringsee zwischen Alaska und Ostsibirien um fünf Grad Celsius über dem langjährigen Mittel – mehr als je zuvor. Die Eisbedeckung erreichte einen Minusrekord.

Der Wandel in der Arktis vollzieht sich dabei viel rascher, als es globale Klimamodelle prognostizieren. Mit steigenden Treibhausgas-Emissionen allein lässt sich das Phänomen nicht erklären.

Doch was heizt die Arktis dann so rasant auf?

Eine neue Studie US-amerikanischer, norwegischer und deutscher Wissenschaftler bringt jetzt neue Erkenntnisse. Wie das Team im Fachmagazin "Geophysical Research Letters" berichtet, hat sich die Zirkulation der Atmosphäre im hohen Norden zu Beginn dieses Jahrzehnts drastisch umgestellt - mit einer systematischen Verlagerung von Luftdruckzentren nach Nordosten im Winterhalbjahr. Das neue "abrupte Klimaänderungsmuster", wie die Forscher es nennen, sei durch einen ausgeprägten "atmosphärischen und ozeanischen Hitzetransport" polwärts gekennzeichnet und die treibende Kraft hinter den aktuellen Klimaveränderungen in der Arktis. Aufdecken ließ es sich mit Hilfe spezieller Filtertechniken, die räumlich-zeitliche Abweichungen von Luftdruckfeldern sichtbar machen.

Die Studienautoren schließen nicht aus, dass schon heute Realität ist, was sich niemand so rasch vorstellen konnte: Im Nordpolargebiet hat das Klima bereits einen ersten Kipp-Punkt überschritten, ab dem es kein Zurück mehr gibt. Klimaforscher weisen schon länger auf solche tipping points hin, mit deren Überschreiten gefährliche, irreversible Entwicklungen für Menschen und Ökosysteme verbunden seien. Im Fall des Arktischen Ozeans wäre das der völlige Meereisschwund im Sommer. Er würde zudem die Erwärmung in einem "positiven Rückkopplungsprozess" weiter forcieren. Denn ein eisfreier Ozean absorbiert einfallendes Sonnenlicht und heizt sich auf, statt es – wie schneeweiße, kühlende Eisflächen – zu reflektieren.

"Den Point of no return haben wir im Fall des arktischen Meereises schon überschritten", glaubt der prominente US-Klimaforscher James Hansen, Direktor des Goddard-Instituts für Weltraumstudien der Raumfahrtbehörde Nasa.

Grundsätzlich steht das Nordpolargebiet unter dem Einfluss der beiden großen Ozeane. Das Kräftemessen zwischen Luftdruckzentren im Nordatlantik (Azoren-Hoch und Island-Tief) und Nordpazifik (Aleuten-Tief und subtropisches Hoch) prägt Zirkulation und Klima der Arktis. Bisher herrschte dabei ein herbst- und winterliches Luftdruckmuster vor, das Meteorologen als dreipolig beschreiben – mit Island-Tief, Azoren- und Subtropen-Hoch als entscheidende Faktoren mit Fernwirkung bis in die Arktis. Unter diesen Bedingungen wehen die Winde bevorzugt "zonal", das heißt entlang der Breitenkreise, wodurch sich die Arktis gegen den Süden einigermaßen abschottet.

"Das ist wie ein Kurzschluss"

Doch zu Beginn dieses Jahrzehnts habe sich dieses Dreieck "unvorhergesehen" zu einem langgezogenen Halbmond über Eurasien verformt und seither eine "völlig andere Dipol-Struktur", wie es in der neuen Veröffentlichung heißt. Nun beherrschen ein ausgeprägtes Tief über Sibirien und ein Hoch über Kanada und dem angrenzenden Pazifik die Szene. Die Folge: Der Wind weht meridional, also entlang der Längenkreise, und befördert Wärme aus tieferen Breiten in die Arktis. "Das ist wie ein Kurzschluss", sagt Rüdiger Gerdes, Leiter der Sektion Meereisphysik am Bremerhavener Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI), einer der fünf Autoren der neuen Studie.

Es gibt keinen Weg zurück mehr

Besonders extrem fiel die meridionale Wärmeinjektion im Winter 2005/2006 aus. Da flossen 90 Terawatt aus dem Nordatlantik in die Barentssee jenseits des Nordkaps. Das ist eine Steigerung des Wärmeinhaltes, die der Leistung von 90.000 herkömmlichen Atomkraftwerken entspricht und dem arktischen Meereis schwer zusetzte. Physiker Gerdes hat keinen Zweifel, dass es "schnell verschwindet, wenn das neue Luftdruckmuster so bestehen bleibt". Im Winter würde das Polarmeer zwar immer wieder zufrieren. Doch es würde dabei zu wenig Meereis zusammenkommen, um den warmen Sommer zu überdauern.

Diese Einschätzung teilt auch James Overland vom Pazifik-Meeresumweltlabor der US-Wetterbehörde NOAA in Seattle. Im Fachmagazin "Tellus" verweist der Ozeanograph jetzt zusammen mit Fachkollegen gleichfalls auf ein neues, meridionales Strömungsregime in der Arktis. "Wenn der polare Dipol erhalten bleibt, dann verlieren wir das arktische Meereis 40 Jahre früher als durch den Einfluss der Treibhausgase allein", sagt Overland im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Selbst wenn die arktische Zirkulation wieder zum Normalzustand zurückkehrte und der Dipol sich nur alle zehn Jahre ausbildete, werde es "brenzlig", fürchtet der NOAA-Forscher: "Wir bekommen dann jedesmal so große Eisverluste, dass es unmöglich wird, zum Ausgangszustand zurückzukehren."

Overland verweist darauf, dass 2007 "kein Ausreißer gewesen ist". Im Sommer 2008 sei die Meereisfläche abermals fast genauso stark zusammengeschrumpft. Man kann sich die weitere Entwicklung denken: Es ist immer weniger Meereis da, und am Ende unterschreitet es die kritische Masse für das Überleben in der warmen Jahreszeit.

Gerdes und seine Co-Autoren halten es für gut möglich, dass mit den "drastischen Veränderungen" in der Arktis eine "neue Ära des erwärmungsbedingten Klimawandels" begonnen hat. Die Zunahme von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan in der Erdatmosphäre hätte demnach bereits dazu geführt, dass ein Schalter im Klimasystem umgelegt wurde. Allerdings: In den dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts erlebte die Arktis schon einmal eine kurze Serie sehr milder Winter. Auch damals herrschten meridionale Strömungen vor, wie man heute weiß. Doch die Wärme wurde vor allem aus dem Nordatlantik importiert und nicht, wie derzeit, aus dem Nordpazifik. Außerdem, sagt Rüdiger Gerdes, "war die Erwärmung räumlich beschränkt bis etwa 75 Grad nördlicher Breite". Heute durchdringt die Hitze dagegen das komplette Polargebiet.

Es mag sein, dass das neue Zirkulationsmuster in der Arktis zu einem gewissen Grad mit der natürlichen Variabilität des Klimas zu tun hat. Doch so dramatisch, wie die Veränderungen und der Meereisrückgang im Moment sind, reicht das den Forschern als Erklärung nicht aus. Für den US-Meeresforscher Overland besteht kein Zweifel: Die starke Verlagerung von Luftdruckzentren auf der Nordhalbkugel nebst starkem Hitzeimport in die Arktis "ist ein eindeutiges Erwärmungssignal".

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